特发性肺纤维化患者血清热休克蛋白47和血管内皮生长因子的动态变化及其临床意义

刘佳育，张群，徐伟

（1.天津市胸科医院 呼吸与危重症医学科，天津300051；2.吉林大学第二医院 急诊与重症医学科，吉林 长春130041；3.吉林大学第二医院 呼吸与危重症学科，吉林 长春130041）

特发性肺纤维化（idiopathic pulmonary fibrosis,IPF）是一种特殊类型的慢性、进行性、纤维化性间质性肺疾病，其发病原因尚不十分明确[1-2]。该病的发病率较高，好发于老年人群，且预后差，确诊后的中位生存期仅为2～3年[3]。有研究[4]指出：IPF 患者病情严重程度评估不精准是造成预后质量不佳的主要原因之一。因此，探寻能够精准评估IPF 病情的指标尤为必要。热休克蛋白47（heat shock protein 47, HSP47）存在于内质网，参与前胶原加工、折叠、合成及分泌过程，是胶原特异性分子伴侣[5]。肺纤维化的主要病理改变是细胞外基质合成增多，而胶原蛋白是细胞外基质的重要成分，因此推测HSP47 参与了肺纤维化的过程，但目前国内尚无可信度高的论证资料。血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor, VEGF）是一种高度特异性促血管内皮细胞生长因子，有研究[6-7]表明肺间质纤维化患者血清VEGF 水平异常升高，但缺乏血清VEGF 评估IPF 病情方面的研究。本文探讨IPF 患者血清HSP47 和VEGF 的变化情况，拟探明其对IPF 病情评估的意义，以期为IPF 的临床治疗提供参考依据。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2017年1月—2019年8月天津市胸科医院收治的加重期IPF 患者、稳定期IPF 患者及同期本院体检健康者共141 例为研究对象，分别纳入加重期组、稳定期组及健康对照组，每组47 例。加重期组：男性30 例，女性17 例；年龄49～79 岁，平均（61.26±6.38）岁；IPF 病程3 个月～4年，平均（12.16±0.29）个月；有吸烟史者16 例；均存在一定程度的呼吸困难。稳定期组：男性32 例，女性15 例；年龄50～78 岁，平均（60.14±6.03）岁；IPF病程3 个月～5年，平均（12.23±0.32）个月；有吸烟史者14 例。健康对照组：男性33 例，女性14 例；年龄46～79 岁，平均（59.34±6.73）岁；有吸烟史者15 例。3 组性别、年龄、吸烟史等一般资料比较，差异无统计学意义（P＞0.05），加重期组与稳定期组IPF 病程比较，差异无统计学意义（P＞0.05）。本研究经医院医学伦理委员会审核批准，患者家属知情并签署知情同意书。

1.2 纳入与排除标准

纳入标准：①IPF 患者均符合IPF 的临床诊断标准[8]，经皮肺活体组织检查证实。②健康对照组经本院体格检查确诊身体健康，无可能影响本文相关检测指标的疾病。③所有对象临床资料完整。排除标准：①不能进行明确分期的IPF 者。②近期服用过可能影响检测指标药物者。③未能完成本研究中所有检测项目者。加重期评价标准：①近期发生无法解释的呼吸困难加重；②影像学检查发现肺部浸润；③有低氧血症的客观证据。稳定期评价标准：明确诊断为IPF，但未出现加重期各指征。

1.3 方法

1.3.1 血标本采集处理 加重期组和稳定期组患者均于清晨空腹静卧采集肘静脉血4 mL，分2 mL分别装入含10%乙二胺四乙酸30 pL 的试管中，迅速摇匀后，在4℃下以3 000 r/min 离心10 min，离心半径8 cm，常规分离血浆留取血清保存于-20℃冰箱待测。健康对照组于体检当日采集血标本；IPF 患者于入院当日采集血标本并进行肺功能指标测定，评价肺纤维化程度。

1.3.2 血清HSP47、VEGF 水平检测 采用酶联免疫吸附试验（ELISA）检测各组血清HSP47、VEGF水平。严格按照HSP47 试剂盒（上海信裕科技有限公司），VEGF 试剂盒（北京健平九星生物医药科技有限公司）说明书进行操作。

1.3.3 肺功能评价 采用美国森迪斯公司生产的Vmax 221v 型肺功能仪检测患者的肺功能，操作严格执行厂家配套的操作标准说明。检测指标包括：第1 秒用力呼气容积（FEV1）、用力肺活量（FVC）及肺一氧化碳弥散量（DLCO），计算第1 秒用力呼气容积占用力肺活量比值（FEV1%）及一氧化碳弥散量占预计值百分比（DLCO%pred）。

1.3.4 肺纤维化程度评价 肺纤维化程度采用高分辨率CT（HRCT）扫描评价。患者取仰卧位，-600～800 HU 扫描窗位，窗宽1 200～1 500 HU，取肺主动脉弓上沿、隆突及膈肌上1 cm，计算3 个层面纤维化占肺野面积的百分比；计算磨玻璃影、小叶间隔增厚、蜂窝状影累计范围进行评分，评分标准[9]：0 分未见异常，异常表现范围＜25%评1 分，异常范围25%～50%评2 分，异常范围50%～75%评3 分（不包括50%），异常范围＞75%评4 分。各肺间质改变评分之和为肺间质纤维化评分，评分越高纤维化越严重。

1.3.5 血气分析指标 待IPF 患者保持静息0.5 h后，于动脉采血（尽可能采集桡动脉血，若患者因其他因素影响不能采集桡动脉，则可酌情采集其他部位动脉血）1 mL，置于抗凝试管中，采用气敏电极分别检测动脉血氧分压（PaO2）和动脉血二氧化碳分压（PaCO2）。

1.4 统计学方法

数据分析采用SPSS 23.0 统计软件。计量资料以均数±标准差（±s）表示，比较用t检验或单因素方差分析，进一步两两比较用LSD-t检验；相关分析用Pearson 法。P＜0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 3 组血清HSP47、VEGF、PaO2、PaCO2 及HRCT评分比较

3 组血清HSP47、VEGF 水平整体比较，经方差分析，差异有统计学意义（P＜0.05），加重期组高于稳定期组，稳定期组高于健康对照组；3 组血清PaO2、PaCO2及HRCT 评分比较，差异有统计学意义（P＜0.05），加重期组PaCO2水平和HRCT 评分高于稳定期组，而PaO2低于稳定期组，差异有统计学意义（P＜0.05）。见表1。

表1 3组血清HSP47、VEGF、PaO2、PaCO2及HRCT评分比较 （n=47，±s）

表1 3组血清HSP47、VEGF、PaO2、PaCO2及HRCT评分比较 （n=47，±s）

注：①与健康对照组比较，P ＜0.05；②与稳定期组比较，P ＜0.05。

组别HSP47/（ng/mL）VEGF/（ng/L）PaO2/mmHg PaCO2/mmHg HRCT评分健康对照组稳定期组加重期组F/t 值P 值46.37±9.62 109.28±7.95①150.24±11.26①②34.576 0.000 108.27±19.58 335.26±32.63①487.36±25.17①②63.852 0.000-69.28±9.64 51.47±5.74②13.642 0.000-33.63±4.62 37.72±5.18②8.276 0.000-2.41±0.85 4.98±0.82②7.584 0.000

2.2 稳定期组与加重期组肺功能指标比较

稳定期组与加重期组FEV1、FVC、FEV1/FVC、DLCO 等肺功能指标比较，差异有统计学意义（P＜0.05），加重期组低于稳定期组。见表2。

表2 两组IPF患者肺功能指标比较 （n=47，±s）

表2 两组IPF患者肺功能指标比较 （n=47，±s）

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2.3 各检测指标的相关性分析

Pearson 相关性分析显示， IPF 患者血清HSP47、 VEGF 水平与 FEV1、 FVC、 FEV1%、DLCO%pred、PaO2呈负相关（P＜0.05），与PaCO2、HRCT 评分呈正相关（P＜0.05）；HSP47 与VEGF 呈正相关（P＜0.05）。见表3。

表3 各检测指标间的相关性

3 讨论

IPF 是一种常见且发展迅速的肺间质纤维化疾病，其病理特征与常见的间质性肺炎类似，表现为弥漫性肺泡炎、基质胶原异常聚集并取代正常肺组织细胞结构，纤维细胞病理性增生[10]。目前IPF 发病率呈上升趋势，该病病情进展迅速，严重者可导致心肺衰竭而死亡[11]。由于IPF 的发病机制尚不十分明确，临床治疗主要是缓解其临床症状，缺乏特异性药物，预后较差[12]。因此，准确评估病情有助于指导临床治疗及改善预后。HRCT 和肺部活检是目前临床诊断该病的主要手段，其中肺部活检属于创伤性检查手段，有潜在的手术风险，增加诊断难度，且操作不便，不适合用于早期诊断和病情监测；而HRCT 无法评估肺泡及毛细血管屏障损伤程度，且难以实现早期诊断和监测病情变化。临床急需探寻能够准确评估IPF 病情的生物标志物。

HSP47 具有两个潜在的N-糖基化位点，通常存在于内质网内，是一种分子量为47 kD 的糖蛋白类蛋白，是前胶原的分子伴侣，参与胶原的合成过程，其表达水平影响胶原水平，是胶原成熟的必要条件[13-14]。本研究结果显示，健康对照组血清HSP47 水平低于稳定期组，稳定期组低于加重期组，表明IPF 患者血清HSP47 水平异常升高，且升高程度与病情分期有关，病情越重，HSP47 水平越高。有研究[15]表明，肺纤维化中肌成纤维细胞、部分巨噬细胞、Ⅱ型肺泡上皮细胞均表达HSP47。由此可见，在肺纤维化的病理状态下，胶原的过度沉积会导致HSP47 水平上调，肺组织被破坏后HSP47 渗透到细胞外周血中，导致血清HSP47 水平升高。目前国内虽然尚未见IPF 患者血清HSP47 水平变化的临床研究，但周永华等[16]研究表明小鼠肝纤维组织中HSP47 mRNA 表达水平上调，其参与纤维化过程。而林梦娇等[17]研究表明HSP47 在慢性缺氧所致心肌纤维化中起一定作用。VEGF 是血管通透性因子，广泛存在于血管内皮细胞，能促进血管内皮增生，增加血管通透性，在维持肺正常结构方面具有重要作用，其水平异常降低可导致肺气肿，而其水平异常升高则与纤维化有关[18]。本研究结果显示，健康对照组血清VEGF 水平低于稳定期组，稳定期组低于加重期组，表明IPF 患者血清VEGF 水平异常升高，且升高程度与纤维化程度呈正相关。在组织器官纤维化过程中，转化生长因子β（Transforming growth factor-β, TGF-β）是最重要的细胞因子，而TGF-β 可通过Smads 蛋白与缺氧诱导因子-1 共同作用VEGF 的表达，造成肺纤维化患者血清VEGF 水平升高。孙爱娟等[18]研究表明，VEGF 在肺纤维化组织内呈阳性表达，与本研究具有一致性。

FEV1、FVC、FEV1%、DLCO%pred 是评价肺功能的有效指标，而肺功能可较为客观地反映患者肺纤维化的严重程度[19]。HRCT 评分法是目前临床最常用的全肺纤维化严重程度评价方法[20]。血气指标是判断机体是否缺氧及呼吸衰竭的指标。本研究中，FEV1、FVC、FEV1%、DLCO%pred、PaO2加重期组低于稳定期组；PaCO2、HRCT 评分加重期组高于稳定期组，表明IPF 加重期患者存在肺功能降低、血气指标异常。相关性分析显示，IPF 患者血清HSP47、VEGF水平与FEV1、FVC、FEV1%、PaO2、DLCO%pred 呈负相关，与PaCO2、HRCT 评分呈正相关。提示血清HSP47、VEGF 可能作为评估IPF 患者病情严重程度的指标。HSP47 与VEGF呈正相关，提示IPF 患者HSP47 与VEGF 存在相互影响，但具体机制尚不清楚。血清HSP47 与VEGF与IPF 的病情分期有关，可能参与了其发病及病情进展过程，由此推测血清HSP47 与VEGF 可以作为IPF 临床诊断及病情评估的辅助指标，但未进一步分析其诊断及病情评估的具体效能，后续将采用专题研究探讨血清HSP47 与VEGF 在IPF 早期诊断及病情评估中的应用价值，以弥补本研究不足。

综上所述，IPF 患者血清HSP47、VEGF 水平异常升高，血清HSP47 水平与VEGF 水平呈正相关，其升高程度与病情密切相关，检测血清HSP47、VEGF 水平有利于辅助评估IPF 患者的病情。